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일반화 공간변조 시스템에서 채널 정보 오차를 고려한 탐색 영역 분할 수신기
윤학준,임창용,이경천,Yoon, Hakjoon,Im, Changyong,Lee, Kyungchun 한국정보통신학회 2019 한국정보통신학회논문지 Vol.23 No.12
본 논문에서는 일반화 공간변조 시스템을 위한 저복잡도 강인 최대우도 수신기를 제안한다. 이 수신기는 기존의 채널 정보 오차에 강인한 최대우도 수신기의 계산량을 낮추기 위해 전송 안테나 조합 분할의 방법을 사용한다. 최소평균제곱오차 필터링 결과를 기반으로 전송 안테나 조합을 해일 가능성이 높은 영역과 낮은 영역으로 분할하고, 해일 가능성이 높은 영역에서 우선적으로 최대우도 탐색을 실시한다. 이렇게 구해진 해의 신뢰도를 판단하고, 그 결과에 따라 해일 가능성이 낮은 영역에서도 탐색을 실시할 지를 결정한다. 이와 같은 분할 탐색을 통해 기존 강인 최대우도 수신기의 성능을 유지하면서도 계산량을 크게 줄이도록 한다. 모의실험을 통해 제안 수신기가 기존 수신기의 성능을 유지하면서 계산량을 큰 폭으로 낮춘 이점을 확인하였다. In this paper, we propose a low-complexity robust maximum likelihood (ML) receiver for generalized spatial modulation. The proposed receiver performs the transmit antenna partition to lower the computational loads. After we divide the transmit antenna combinations into two parts, one of which is "the likely TAC part," and the other of which is "the unlikely TAC part", based on the minimum mean square error (MMSE) filtering output. We first perform the maximum likelihood detection only in the likely TAC part. Then we evaluate the reliability of the solution found in the first search, and based its reliability we decide whether we continue the search in the unlikely TAC part. This partitioned search strategy maintains the performance of the conventional robust maximum likelihood receiver and simultaneously lowers computational loads. Through simulation, we found that our newly-proposed receiver achieves considerable gains over the conventional robust ML detector in terms of the computational loads while providing almost the same performance.
다중입출력 시스템에서 적응형 섭동을 이용한 기회적 프리코딩
남태환,안선회,이경천,Nam, Tae-Hwan,An, Sun-hoe,Lee, Kyungchun 한국정보통신학회 2019 한국정보통신학회논문지 Vol.23 No.12
본 논문에서는 MIMO (Multiple-Input Multiple Output, 다중입출력) 시스템을 위한 적응형 섭동을 이용한 기회적 프리코딩(Adaptive Perturbation-aided Opportunistic Precoding) 방식을 제안한다. 제안 프리코딩 방식에서는 MIMO 시스템을 위한 프리코딩 행렬을 생성할 때 랜덤한 섭동 뿐 아니라 사용자로부터 받은 전송률 정보에 의해 결정되는 적응적 변화값을 함께 이용한다. 이전 시간의 랜덤 섭동이 전송속도를 상승시켰을 경우 적응형 섭동을 이전 랜덤 섭동과 동일하게 하고, 그렇지 않을 경우 이전 랜덤한 섭동 값의 음의 값에 해당하는 값을 적용시킨다. 또한 전송 속도 최적화를 위해 스케줄링에서 현재 생성된 프리코딩 행렬 뿐 아니라 메모리에 저장된 최근 프리코딩 행렬 정보도 함께 이용한다. 모의실험 결과에서 기존 프리코딩 방식에 비해 제안한 섭동 기반 기회적 프리코딩 방식이 높은 전송속도를 얻으며, 특히 사용자의 수가 적은 환경에서 전송 속도 이득이 큰 것을 확인할 수 있다. In this paper, we propose an adaptive-perturbation-aided opportunistic precoding (APOP) scheme for multiple-input multiple-output (MIMO) systems. To update a precoding matrix in MIMO systems, the proposed algorithm produces a random perturbation in each time slot. Then the additional adaptive perturbation is also applied, which depends on the reports of achievable data-rates from users. If the prior random perturbation increased the data rate, the adaptive perturbation is set to be the same as the prior random perturbation, otherwise the negative value of the prior random perturbation is applied for adaptive perturbation. Furthermore, to enhance the achievable data rates, the information on the stored precoding matrices in the memory as well as the currently generated precoding matrix is used for scheduling. Simulation results show that compared to conventional opportunistic precoding schemes, higher data rates are achieved by the proposed APOP scheme, especially when there are a relatively small number of users.
일반화 공간 변조 시스템에서 송신/수신 순서화를 적용한 효율적 구복호 수신기
이형영,박영웅,김종민,문현우,이경천,Lee, Hyeong-yeong,Park, Young-woong,Kim, Jong-min,Moon, Hyun-woo,Lee, Kyungchun 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.3
본 논문은 송신에 이용되는 활성 송신 안테나와 송신 심볼을 이용해 정보를 전송하는 일반화 공간 변조 시스템에서 송신/수신 순서화를 결합하여 기존의 구복호 수신기보다 낮은 계산 복잡도를 갖는 수신 방식을 제안한다. 제안 수신기는 수신 순서화를 통해 수신 신호 연산을 최적의 순서로 수행하여 구 밖의 후보해에 대한 연산을 조기에 종료함으로써 계산량을 줄인다. 또한, 송신 순서화 방식을 적용하여 심볼과 활성 송신 안테나 탐색에서 해일 확률이 높은 후보 해부터 탐색을 수행하여 계산량을 낮추도록 한다. 모의실험을 통해 송신/수신 순서화를 적용한 제안 구복호 수신기가 기존 구복호 기법, 수신 순서화만 적용한 구복호 기법과 비교하여 동일한 비트오류율 성능을 유지하면서 더 낮은 계산 복잡도를 가짐을 확인하였다. In this paper, we propose an efficient sphere decoding scheme that reduces computational complexity by combining receive and transmit ordering techniques in generalized spatial modulation systems, where the indexes of activated transmit antennas as well as the transmit symbols are exploited to transfer information to the receiver. In this scheme, the receive signals are optimally ordered so that the calculation for a candidate solution outside the sphere is terminated early to lower the computational complexity. In addition, the transmit ordering technique is applied to first search for candidate symbols and activated antennas having higher probabilities to further reduce the computational complexity. Simulation results show that the proposed doubly ordered sphere decoding scheme provides the same bit error rate performance with the conventional sphere decoding method and the sphere decoder employing only the receive ordering technique while it requires lower computational complexity.
일반화 공간변조를 위한 저복잡도 강인 최대 우도 신호 검파
김정한,윤태선,오세훈,이경천,Kim, Jeong-Han,Yoon, Tae-Seon,Oh, Se-Hoon,Lee, Kyungchun 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.3
본 논문에서는 다중 안테나 구조 중 일부 송신 안테나만 활성화하고 활성 안테나의 인덱스를 통해 정보를 전송하는 일반화 공간변조(Generalized Spatial Modulation)시스템을 위한 최대우도 신호 검파 방법을 제안한다. 제안 최대 우도 수신기는 기존의 채널 정보 오차에 강인한 최대 우도 수신기와 비교하여 공분산 행렬을 추정할 때 후보 해 집합을 확률적으로 추출하여 공분산 행렬을 추정함으로써 시스템 복잡도를 크게 줄이도록 한다. 모의 실험을 통해 제안 최대 우도 수신기가 기존의 채널 정보 오차를 고려하지 않는 수신기보다 높은 수신 성능을 가지며, 기존 강인 최대우도 수신기와 비교하여 동일한 비트 오류율 성능을 가지면서도 큰 폭으로 계산 복잡도를 낮춤을 확인하였다. In this paper, we propose a maximum likelihood signal detection scheme for a generalized spatial modulation system that activates only a subset of transmit antennas among multiple antennas and transmits information through the indexes of active antennas as well as through the transmit symbols. The proposed maximum likelihood receiver extracts a set of candidate solutions based on their a posteriori probabilities to lower the computational load of the robust receiver under channel information errors. Then, the chosen candidate solutions are exploited to estimate the covariance matrix of effective noise. Simulation results show that the proposed maximum likelihood detection scheme achieves better error performance than a receiver that does not take into account the channel information errors. It is also seen that it reduces the computational complexity with the same bit error rate performance as the conventional robust maximum likelihood receiver.